五相容错型磁通切换永磁电机控制系统研究

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近些年,随着科学技术的飞速发展,永磁电机的应用领域不断拓展,许多场合对电机驱动系统的安全可靠性要求也不断提高。多相容错永磁电机因其效率高、功率密度大和可靠性高等优点,受到了国内外学者的广泛关注。因此本文以五相容错式磁通切换永磁电机(fault-tolerant flux-switching permanent-magnet,FT-FSPM)为研究对象,设计了一种基于DSP的五相电机驱动控制系统。在对电机结构特性分析的基础上,提出了适用于FT-FSPM电机的一相开路容错、两相开路容错及短路容错的控制策略,在保持转矩稳定的同时,充分考虑了对于绕组铜耗的减小。进行了仿真和实验验证,仿真和实验结果验证了理论分析的正确性,为提高电机驱动系统可靠性奠定了基础。  本文主要研究内容包括以下几个方面:  1.介绍了10/19极FT-FSPM电机的结构特性及工作原理,通过有限元仿真分析了电机的静态特性。构建了五相电机的定转子坐标系下的数学模型。  2.在对电机结构及反电势谐波分析的基础上,提出了两种不同的容错控制策略,通过Matlab仿真,验证了控制方法的正确性。并利用Maxwell与Simplorer瞬态场路联合仿真,将控制策略应用于电机,验证了理论正确性的同时,证明了所提容错控制策略对FT-FSPM电机的适用性。  3.设计了基于DSP微处理器的FT-FSPM电机驱动平台,其中囊括了硬件电路及软件设计。实验平台的搭建成功,为所提控制策略奠定了基础。  4.利用所搭建的电机控制平台,进行了一系列的实验验证。实验结果表明,10/19极FT-FSPM电机具有良好的的动态性能及容错性能。
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